Porous TiNb24O62microspheres as high-performance anode materials for lithium-ion batteries of electric vehicles

材料科学 电化学 阳极 多孔性 离子 锂(药物) 纳米颗粒 粒径 八面体 化学工程 纳米技术 电极 复合材料 化学 物理化学 有机化学 内分泌学 工程类 医学
作者
Changchun Yang,Shengjue Deng,Chunfu Lin,Shisheng Lin,Yongjun Chen,Jianbao Li,Hui Wu
出处
期刊:Nanoscale [Royal Society of Chemistry]
卷期号:8 (44): 18792-18799 被引量:95
标识
DOI:10.1039/c6nr04992c
摘要

TiNb24O62 is explored as a new anode material for lithium-ion batteries. Microsized TiNb24O62 particles (M-TiNb24O62) are fabricated through a simple solid-state reaction method and porous TiNb24O62 microspheres (P-TiNb24O62) are synthesized through a facile solvothermal method for the first time. TiNb24O62 exhibits a Wadsley–Roth shear structure with a structural unit composed of a 3 × 4 octahedron-block and a 0.5 tetrahedron at the block-corner. P-TiNb24O62 with an average sphere size of ∼2 μm is constructed by nanoparticles with an average size of ∼100 nm, forming inter-particle pores with a size of ∼8 nm and inter-sphere pores with a size of ∼55 nm. Such desirable porous microspheres are an ideal architecture for enhancing the electrochemical performances by shortening the transport distance of electrons/Li+-ions and increasing the reaction area. Consequently, P-TiNb24O62 presents outstanding electrochemical performances in terms of specific capacity, rate capability and cyclic stability. The reversible capacities of P-TiNb24O62 are, respectively, as large as 296, 277, 261, 245, 222, 202 and 181 mA h g−1 at 0.1, 0.5, 1, 2, 5, 10 and 20 C, which are obviously larger than those of M-TiNb24O62 (258, 226, 210, 191, 166, 147 and 121 mA h g−1). At 10 C, the capacity of P-TiNb24O62 still remains at 183 mA h g−1 over 500 cycles with a decay of only 0.02% per cycle, whereas the corresponding values of M-TiNb24O62 are 119 mA h g−1 and 0.04%. These impressive results indicate that P-TiNb24O62 can be a promising anode material for lithium-ion batteries of electric vehicles.
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